1、第2章 第2节 共价键与分子的空间构型,第2课时 价电子对互斥理论 等电子原理,1.理解价电子对互斥理论和等电子原理。 2.能根据价电子对互斥理论、等电子原理判断简单分子的空间构型。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,1.价电子对互斥理论的基本观点 (1)分子中的中心原子的成键电子对和孤电子对由于相互 作用，尽可能趋向彼此 。 (2)若价电子对全部是单键的电子对，为使价电子对之间的斥力最小，就要求尽可能采取 的结构。 (3)若价电子对包含孤电子对，孤电子对和成键电子对之间、孤电子对之间、成键电子对之间的 ，从而影响分子的空间构型。 (4)电子对之间的夹角越大，相互之
2、间的斥力 。,一、价电子对互斥理论,基础知识导学,答案,排斥,远离,对称,斥力不同,越小,答案,(5)成键电子对之间斥力由大到小顺序：叁键叁键叁键双键双键双键双键单键单键单键。 (6)含孤电子对的斥力由大到小顺序：孤电子对孤电子对 孤电子对单键 单键单键。,答案,2.价电子对互斥理论与分子空间构型 (1)中心原子价电子全部参与成键的分子空间构型：,直线形,平面三角形,正四面体形,答案,(2)中心原子上有孤电子对的分子空间构型： 中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间，与成键电子对互相排斥，使分子的空间构型发生变化。,V,三角锥,V,答案,议一议 1.CH4分子中HCH的键角为109.5，N
3、H3分子中HNH 的键角为107.3，H2O分子中HOH的键角为104.5。从价电子对互斥理论分析导致这三种分子键角差异的原因是什么？,答案 CH4分子中碳原子的价电子全部参与成键，无孤电子对，为正四面体结构。NH3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥。 H2O中氧原子上有两对孤电子对参与互相排斥，排斥作用更大。,答案,2.俗称光气的碳酰氯分子(COCl2)为平面三角形，但CCl 键与C=O键之间的夹角为124.3，CCl键与CCl 键之间的夹角为111.4，解释其原因。,答案 COCl2的价电子对数为 (402)3，成键电子对数3，孤电子对数0，所以COCl2为平面三角形分子，但由于C=
4、O键与CCl键之间电子对的作用强于CCl键与CCl键之间电子对的作用，所以使C=O键与CCl键之间的夹角增大(120)，使CCl键与CCl键之间夹角减小(120)。,二、等电子原理,答案,1.等电子原理相同且 相等的分子或离子具有类似的结构特征(空间构型和化学键类型)。 2.等电子体 满足等电子原理的分子或离子互称为等电子体。 3.应用举例 利用等电子体原理可以推断简单分子或离子的结构。 (1)CO、CN与 互为等电子体，CO的结构式为 ，CN的结构式为 。,化学通式,价电子总数,N2,CO,CN,(2)CS2与 互为等电子体，CS2的结构式为S=C=S，C原子的杂化类型为 ，分子空间构型为
5、。 (3) 、SO3与BF3互为等电子体，可知它们的空间构型为 _。 (4)PH3、AsH3、H3O等与NH3互为等电子体，可知它们的空间构型为。 (5) 互为等电子体，可知它们的空间构型为_ _。,CO2,sp1,直线形,平面,三角形,三角锥形,正四面,体形,答案,议一议 1.已知CN与N2互为等电子体，则HCN分子中键与键数目之比为多少？,答案 11。HCN中CN与N2结构相同，含有三个键，一个键和两个键；另外H和C之间形成一个键，所以HCN分子中键与键数目之比为22，即为11。,2.写出分别与N2、CO2互为等电子体的分子或离子。,返回,答案,一、价电子对互斥理论与分子空间构型,重点难点
6、探究,1.中心原子价电子对数目的确定方法 方法一：中心原子价电子对数键数中心原子孤电子对数。 方法二：中心原子价电子对数,注意如下规定： (1)作为配位原子，卤素原子和H原子提供1个电子，氧族元素原子不提供电子。,(2)作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算。 (3)对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数；如PO 中P原子价电子数应加上3，而NH 中N原子的价电子数应减去1。 (4)双键、叁键等多重键作为1对电子看待。双键的两对电子和叁键的三对电子只能作为1对电子来处理。或者说在确定中心原子的价电子对总数时，不包括电子对
7、。,2.价电子对的空间构型 由于价电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。于是价电子对的空间构型与价电子对数目的关系如下表所示：,这样已知价电子对的数目，就可以确定它们的空间构型。,3.分子或离子空间构型的确定 (1)如果价电子对全是成键电子对，则价电子对的空间构型即为分子或离子的空间构型。 (2)如果在价电子对中出现孤电子对，电子对之间的排斥作用：孤电子对孤电子对孤电子对成键电子对成键电子对成键电子对。分子或离子的空间构型不是价电子对的空间构型。如下表所示：,分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤电子对；分子的空间构型和价电子对的空间构型是否一致，取决于中心原子上有无
8、孤电子对，没有孤电子对时，二者一致，有孤电子对时，二者不一致。,关键提醒,相关视频,解析答案,例1 利用价电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型。 (1)H2Se_；(2)OF2_； (3)BCl3_；(4)PCl3_； (5)SiCl4_；(6)SO2_。,解析 ABm型分子或离子中价电子对数n,价电子对数成键电子对数(键)孤电子对数,解析答案,答案 (1)V形 (2)V形 (3)平面三角形 (4)三角锥形 (5)正四面体形 (6)V形,确定ABn型分子或离子空间构型的思路： 确定中心原子A的价电子对数确定中心原子A的价电子对空间构型,解题反思,分子或离子空间构型。,变式训练1 根据价电
9、子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为( ) A.直线形、sp1杂化 B.平面三角形、sp2杂化 C.三角锥形、sp2杂化 D.三角锥形、sp3杂化,解析答案,答案 D,解题反思,二、等电子原理及应用,1.判断方法 化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子。 2.应用 等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。利用等电子体可以： (1)判断一些简单分子或离子的空间构型； (2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料； (3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。,解析答案,例2 根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子
10、数之和相同，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。 (1)仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。,解析 仅由第2周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如N2与CO价电子总数均为10，CO2与N2O价电子总数均为16个电子。,N2,CO,CO2,N2O,解析答案,(2)在短周期元素组成的物质中，与 互为等电子体的分子有_。,解析 依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体， 为三原子，各原子最外层电子数之和为(5621)，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6318。,SO2、O3,规律总结,等电子体的
11、判断方法 (1)同主族替换法 同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。 (2)左右移位法 将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n1,2等)的原子，如N2与CO、 和CNO互为等电子体。,将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，,(3)叠加法 互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，如N2O与CO2互为等电子体。,中含有的键数目为_。,变式训练2 根据等电子原理回答： (1)已知反应：CaC22H2OCHCHCa(OH)2,解析答
12、案,1.2041024个或2NA,解析 根据等电子原理、原子总数、价电子总数相同的分子或离子具有相似的结构特征。,解析答案,(2)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。O2在其催化作用下，可将CN氧化成CNO，进而得到N2。 写出一种与CN互为等电子体的单质分子的结构式_，根据等电子原理写出CO、HCN分子的结构式_、_，判断HCN中C原子的杂化轨道类型是_。,解析 用O原子替换CN中的N原子，同时减少1个负电荷，用N原子替换CN中的C原子，同时减少1个负电荷，分别得到CN的两种等电子体：CO和N2。根据等电子体原理可推知CO和CN的结构式分别为CO
13、、CN，则HCN的结构式为HCN，由碳原子形成两个键知碳采取sp1杂化。,NN,sp1,CO,HCN,解析答案,与CNO互为等电子体的分子、离子化学式分别为_、_ (各写一种)。CNO的空间构型为_，CNO中C原子的杂化类型为_，CNO中键与键的个数比为_。,解析 用O原子替换CNO中的N原子同时要去掉1个负电荷可得CNO的等电子体CO2，用S替换CO2中的O原子得等电子体CS2。CO与N2互为等电子体，用N2替换CNO中的CO可得等电子体 ，用N原子替换CNO中的C原子，同时要去掉1个负电荷得其等电子体N2O。CO2的结构式为O=C=O，所以CNO的结构式为N=C=O，空间构型为直线形，碳原
14、子采取sp1杂化，键与键的数目比为2211。,答案 CO2(或N2O、CS2、BeCl2等合理均可) N 直线形sp1 11,解题反思,利用等电子原理可以判断分子或离子的空间构型、化学键类型以及中心原子杂化类型。,返回,1.用价电子对互斥理论预测下列粒子的空间构型是直线形的是( ) A.PCl3 B.BeCl2 C. D.CCl4,B,随堂达标检测,1,2,3,解析答案,4,5,解析,6,2.等电子体的结构相似、物理性质相似，下列各对粒子中，空间结构相似的是( ) A.SO2与O3 B.CO2与NO2 C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3,A,解析答案,解析 由题中信息可知，只要算出分子中
15、各原子最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3，C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5，O、S的最外层电子数为6。,1,2,3,4,5,6,3.关于CO2与CS2的下列说法正确的是( ) A.它们互为等电子体 B.CO2为直线形，CS2为V形 C.它们分子中的化学键类型不同 D.CS2比CO2稳定,A,解析答案,解析 CO2与CS2的分子中原子总数相同，价电子总数也相同，互为等电子体；二者结构相似，都为直线形的分子；在CO2分子中，C原子与每个O原子均形成两个共价键，1个键，1个键，同样CS2分子中，C原子与每个S原子也形成双键，1个键，1个键，键角都是180，但由于C=O键长比
16、C=S键长短，C=O键能比C=S键能大，故CO2比CS2稳定。,1,2,3,4,5,6,4.下列分子或离子中，中心原子价电子对的空间构型为四面体形，且分子或离子空间构型为V形的是( ) A. B.PH3 C.H3O D.OF2,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 对ABm型分子中心原子价电子对数：,1,2,3,4,5,6,解析答案,1,2,3,4,5,6,答案 D,5.下列物质属于等电子体的是( ) A.CH4和 B.B3H6N3和C6H6 C.CO2和NO2 D.H2O和CH4,A,解析 等电子体的化学式通式相同，价电子总数相等。 A项，CH4和 均符合AB4通式，价电子总数均为8； B
17、项，二者化学通式不同； C项，价电子总数不同，前者为16，后者为17； D项，二者化学通式不同。,解析答案,1,2,3,4,5,6,6.回答下列问题： (1)用价电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型 ：_； BBr3_； CHCl3_； SiF4_； _。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析,1,2,3,4,5,6,答案 V形 平面三角形 四面体形 正四面体形 平面三角形,(2)用价电子对互斥理论推断甲醛中HCH的键角_120 (填“”、“”或“”)。,解析答案,解析 甲醛分子式为CH2O，C原子的价电子对数为 (420)3，孤电子对数为0，所以CH2O为平面三角形分子，由于C=O与
18、CH之间的排斥作用大于2个CH键之间的排斥作用，所以甲醛分子中CH键与CH键之间的夹角小于120。,1,2,3,4,5,6,(3)用价电子对互斥理论推断PCl3中ClPCl的键角_109.5(填“”、“”或“”)。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 PCl3分子中P的价电子对数为 (53)4，孤电子对数为1，由于孤电子对与PCl键的排斥作用大于PCl键间的排斥作用，所以ClPCl的键角小于109.5。,(4) 三种粒子是等电子体，三种离子的空间构型为_，其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能大小关系为_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,平面三角形,NSSi,解析 BF3为平面三角形， 、SO3、 与BF3互为等电子体，所以均为平面三角形。Si和S为同周期元素，S的第一电离能大于Si，N的第一电离能大于O，O和S为同主族元素，O的第一电离能大于S的第一电离能，所以第一电离能由大到小的顺序为NSSi。,返回,解析答案,1,2,3,4,5,6,直线,CO2,
